第三节空气弹簧 

1.空气弹簧的特点：

1)由于空气弹簧的垂直弹性大，可以将车身的固有振动频率降低到1Hz以下；

 2) 空气弹簧 具有非线性特性，可以保持车身固有频率几乎不变； 3)空气弹簧可与调高阀配合使用，在不同的静载荷下，使车身的地板高度保持恒定； 

4)使用空气弹簧的纵向弹性可以替代传统的摇摆平台装置，从而简化转向架结构，减轻自身重量； 

5) 空气弹簧具有良好的吸高频振动和隔音性能； 空气弹簧中的6)和附加气室之间安装了合适的节流孔，可以代替垂直安装的液压减震器；因此，空气弹簧在轻轨车辆和高速卡车上的应用越来越广泛。

 2、空气弹簧的基本原理为了便于分析和理解空气弹簧的工作特点，用最简单的套筒式空气弹簧来说明基本原理。 

1)基本结构图6-14是套筒式空气弹簧的工作原理示意图，它由一个工作缸１、活塞2和一个附加气室3组成。这个空气弹簧使用了空气的可压缩性以实现其弹性。

 2)工作过程

（1)活塞平滑连接。在活塞连接相当平滑的情况下，压缩时气缸内空气减少的热量和拉伸时空气减少的热量有足够的时间进行热交换与气缸外的周围空气，所以工作气缸内二氧化碳的温度将保持不变，即周围空气的湿度相等，其状态变化接近等温过程。当乘客上下车和汽车通过弯道时，可以认为接近等温过程。 

（2)活塞快速连接。汽车晃动时，活塞连接比较快。因此压缩时减少的热量和拉伸时减少的热量无法与周围空气进行热交换。这种状态接近于绝热过程。

（3)正常情况一般来说空气弹簧的基本原理及基本结构图方法，值得收藏！，气态的变化是一个多变的过程。在二氧化碳的多变过程中，根据二氧化碳状态的多项式，绝对压力（p 10 pa）和工作缸内体积关系：(p十帕)Vn=(p0十帕)V0n(6-30)其中n为二氧化碳的可变指数，取决于二氧化碳变化过程的流速对于等温过程，即活塞平滑连接时n=1；对于绝热过程，即活塞连接较快时，n=1.4.对于汽车的实际运行过程, 1＜n＜1.4，一般情况下n=1.3～1.动画 38，接近绝热过程。 3)套筒式空气弹簧挠度公式（1)空气弹簧挠度公式推断活塞因振动h向上连接时，工作缸体积增加dV（V=V0一dV，dV=啊），根据二氧化碳状态多项式：V0=H0A，所以上面的公式可以改成：其实载荷P和位移h的关系是非线性的，套筒型空气弹簧的挠度可以由(6—3２）)得到位移h的导数：

(2)空气弹簧与钢弹簧挠度比较。由上式可知空气弹簧的挠度减小随着活塞上载荷的减小（位移h减小）变小，如图6-15所示。

图中，曲线1上面的线是重车，下面的线是汽车空载时空气弹簧的特性曲线，曲线2是汽车空载时钢弹簧的特性曲线是空的。当活塞振动位移不大时，可近似表示为静平衡位置处的刚度值（h=０），即空气弹簧处车身的固有振动频率f可估算为如下：

（3)减小空气弹簧挠度的原因及作用原因：从公式（6-35））可以看出，减小空气弹簧的挠度可以降低固有振动车身频率 测度：由式（6）—34）可以看出，减小空气弹簧的挠度主要应降低空气弹簧的总体积V0，但对于紧凑的结构，车身体积V10不宜过大，附加气室的体积V2要减小。理论上只要体积足够大，就可以获得较低的车身振动频率。另外，如果有较高的空气使用压力 P0 和较小的活塞面积 A，即使在 V0 较小的情况下（4)自然频率空重车y基本不变。为了清楚地看到挠度随载荷的变化，设静载荷Pst改成P1，体积改成V1，内压改成p1，挠度K1变为：（6-37)固有频率为：（6-38)所以，静载荷变化前后的刚度比为：（6-39)因为空气弹簧悬挂装置一般都装有高度控制阀，所以当静载荷变化时，工作缸内体积不变（V1=V0），所以静载荷变化前后的刚度比为：（6-4@k14）@由式（6— 3５），(6—3８），和(６—4０）)，静载荷变化前后的固有频率比为：(6-41)，可以看出，当采用调高阀，空重车固有频率基本保持不变。